除了學術專業，還有什麼是物理人養成必備的技能？

文：Laurie McNeil、Paula Heron
編譯：常雲惠老師

Laurie McNeil任職於北卡羅萊納大學教堂山分校（University of North Carolina at Chapel Hill）物理與天文學系，正式職稱是伯納德・格雷傑出教授（Bernard Gray Distinguished Professor）。Paula Heron是西雅圖華盛頓大學的物理教授。她們兩人共同主持由美國物理學會與美國物理教師協會聯合資助的「物理系大學部學程改進聯席專責小組」（Joint Task Force on Undergraduate Physics Programs，縮寫為J-TUPP）。

如果你是位物理教授，你也許是循著傳統的路徑，一步步地走到今天的位置：物理系畢業，物理碩士、博士、博士後研究，然後應徵上一個終身教職。你或許會認為，你目前的學生，大多數也將追隨著你的腳步，所以你應該好好教導他們，為他們將來成為物理教授而做好準備。如果你是這麼想的，那麼你就錯了。

根據美國物理聯合會（American Institute of Physics，縮寫為AIP）統計研究中心（Statistical Research Center）的資料顯示，美國的物理系畢業生中，最後大約只有5％會成為物理教授；即便是留在學術界，也有很多人會轉戰例如工程或資訊科學等相關領域。大多數的物理系畢業生，其實並不會留在學術界，而是走進各行各業，從事各種多樣類型的工作。這些工作機會，有半數左右是來自私人企業（圖一為新近大學畢業生第一份工作的統計資料）。

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幾乎沒有任何物理課程，是專門為這些「非物理學術工作」而設計的。對於一些需要科學訓練的職務，物理系的畢業生，以及他們的雇主都一致認為，大學為社會新鮮人提供的訓練與準備並不夠充分。同樣的問題，對於新科物理博士，也一樣適用（參見《今日物理》，1995年6月號，第13頁）。在畢業一年之後，將近半數的物理博士，並不在學術單位任職。而在完成博士後研究之後，有更高比例的人，移往私人公司或政府部門任職。在接受問卷調查時，任職於私人公司的物理系畢業生表示，除了熟悉的物理知識之外，他們還經常需要一些額外的技能，例如團隊合作、科技寫作、電腦程式設計、在其它領域運用物理知識、產品的設計與開發，以及複雜的專案管理等等；圖二列舉了這些技能。然而，對於大多數學物理的人來說，在整個教育養成過程中，很少有課程是為了這些技能而做準備。

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2014年，美國物理學會（American Physical Society，縮寫為APS）與美國物理教師協會（American Association of Physics Teachers，縮寫為AAPT），共同組成物理系大學部學程改進聯席專責小組（Joint Task Force on Undergraduate Physics Programs，縮寫為J-TUPP）來檢視這方面的不足。我們與J-TUPP小組的同事（主要是來自學術界或產業界的物理學家），一起思考兩個大問題：下一個世代的物理系畢業生，應該具備哪些技能與知識，才能應付未來職涯裡的多樣要求？以及物理系該如何修改他們大學部的課程，才得以更有效地幫助學生？完整的報告請參見美國物理學會於2016年十月出版的《物理 21》（Phys 21: Preparing Physics Students for 21-st Century Careers）。

我們以多管齊下、多方探索的方式，試著回答這兩個問題。為了能描繪出更明確的圖像，我們參考了其它學會、教育機構、政府部門與私人企業的研究報告；我們也訪談了許多相關人士，例如物理系畢業，但任職於非學術領域的物理學家，以及負責開發創新大學學程的研究人員；以及委託針對物理系畢業生與其雇主的研究計畫等等。此外，我們不僅仔細參考由AIP的統計研究中心（Statistical Research Center）與物理學生學會（Society of Physics Students，簡寫為SPS）先前所發表的研究報告《職涯途徑計畫》（Career Pathways Project），也委託進行一系列的個案研究，探討系所在修改大學部課程與其畢業生的職業準備度之間的關聯，希望藉此找到一些可行的策略或建議。

物理系畢業生需要些什麼？

我們得到一個初步結論是，物理系畢業生所具備的彈性、解題能力，以及接觸過許多新科技的經驗，是他們受到雇主歡迎的原因。然而，如果在電腦計算分析工具或程式方面，特別是一些廣受業界採用的軟體系統，他們能多具備一些相關知識與技能；或是擁有實習或專題研究的經驗，能讓他們在實際的產業工作中更快上手；或是熟悉物理觀念、實際應用與產品創新三者之間的關聯等等，都能讓他們在就業市場中，更受歡迎。此外，一些所謂的「軟實力」，例如基本的商業概念，如何在團隊中與人合作，或是有效溝通等等，也都有助於他們在職涯上的成功。

傳統的物理系教授，大多致力於確保學生能掌握核心課程裡的物理觀念：力學、電磁學、熱力學、統計物理、量子力學，以及這些觀念在光學、核物理與凝固態物理的應用。雖然在學習這些科目的過程中，學生也能習得數值方法、統計分析與實驗方法等相關技能。然而，如何培養學生，在非學術研究與跨領域的環境中，去運用基礎物理觀念，則較為罕見，而這也正是他們在未來的工作中，較可能會遭遇到的情況。

物理系的課程，也需要能提供學生許多相關的科學與科技、工程技能的學習機會，以及從基本觀念來解決真實或複雜情境下問題的機會，例如光學、真空技術、電子學等方面的基本實驗技能，程式設計或電腦軟體模擬的經驗，數據的收集、處理與分析，實驗儀器的偵錯、校準與修復等。雖然，傳統課程與專題實驗室，或多或少地提供了這些技能的學習機會。然而，在沒有明確的學習目標，或是未能針對某項技能而設計的教學活動，某些學生可能因此而缺少了足夠的訓練。另一個可能的情形是，也許學生已經學會並具備了這些技能，但卻無法體認出它們的市場價值，以及據此來挑選出最合適自己的工作機會。有趣的是，在圖三所列舉出的常見職稱，只有高中物理教師有用到「物理」這個關鍵字。

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